对于许多心脏病和慢性呼吸系统疾病患者而言，健康监测往往意味着频繁前往医院或诊所接受检查。而澳大利亚研究人员正在尝试改变这一模式。
澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）的工程师团队开发出一款名为AusculPatch的超轻量可穿戴传感器，希望未来能够帮助患者在家中持续监测心肺健康状况，让医生更早发现潜在问题，并减少不必要的就诊次数。
相关概念验证研究近日发表于《Nature Communications》。
这款柔性贴片可通过医用胶带固定在胸部或外周动脉位置，持续捕捉来自心脏、肺部、血流以及脉搏波产生的微弱机械振动。研究人员希望，这项技术未来能够帮助慢性心血管疾病和呼吸系统疾病患者实现远程健康管理，并在病情恶化之前向医生发出预警。
论文通讯作者、UNSW Scientia副教授Hoang-Phuong Phan表示，团队的目标是打造一种患者能够自行使用的设备，成为传统听诊器在家庭场景中的替代方案。
Hoang-Phuong Phan指出：“我们开发的是一种能够贴附在人类胸部的微型可穿戴设备，它能够监听心音和呼吸信号。从技术层面来看，其目标是替代目前主要用于医疗机构评估心血管和呼吸系统疾病的听诊器。”
Hoang-Phuong Phan表示，这对于居住在偏远地区的人群尤为不便。
他指出，患者通常必须前往医疗机构接受检查，而偏远地区居民往返医院并不容易。此外，不少患者往往等到症状明显加重后才寻求医疗帮助。
UNSW人口健康学院慢性呼吸疾病项目负责人、论文共同作者Anthony Sunjaya表示，当患者最终决定就医时，疾病可能已经发展至更严重阶段，从而影响治疗效果。
Anthony Sunjaya指出，门诊评估时间通常只有十几分钟，一些异常情况未必能够在短时间内被完整识别，而持续监测则有望弥补这一不足。
AusculPatch最大的特点之一在于轻量化设计。
该设备重量仅3.2克，尺寸约为20毫米×47毫米×3毫米，比许多现有可穿戴监测设备更加小巧。
贴片核心是一枚超薄硅基传感元件，可检测通过人体组织和体液传播的极其细微的机械振动。
论文第一作者、UNSW机械与制造工程学院博士研究生Tran Bach Dang表示，心脏跳动产生的声学压力会引发组织振动，而贴片正是通过捕捉这些振动实现监测。
与传统麦克风主要采集可听声音不同，该传感器能够探测极低频率振动，而这些信号往往难以被现有可穿戴设备持续获取。
研究显示，该设备能够同时监测呼吸模式、脉搏波、心音以及血流振动等多种生理指标。
在测试过程中，即便参与者进行步行、工作、进食或上下楼梯等日常活动，设备依然能够持续记录相关数据。
研究团队特别强调，设备在设计过程中重点解决了环境噪音干扰问题。
Tran Bach Dang表示，传感器结构能够屏蔽来自特定方向之外的声音，因此相比传统声学传感器更不容易受到周围环境噪音影响。
实验结果显示，即使在交谈或存在背景噪音的环境下，设备仍能够稳定捕捉清晰的心音信号。
近年来，智能手表和睡眠监测设备已能够测量心率和血氧水平。
但研究团队认为，AusculPatch能够提供更直接反映心脏和肺部机械活动的信息。
研究人员指出，这项技术未来不仅可用于慢性疾病管理，还可能应用于睡眠监测、健康管理以及血压监测等领域。
论文还提到，该设备有望帮助持续追踪脉搏波变化以及一些难以在家庭环境下长期监测的心脏瓣膜异常情况。
在实验室测试和早期人体试验中，AusculPatch获取的数据与心电图（ECG）、超声检查、血压监测设备以及数字听诊器等临床工具表现出较高一致性。
研究团队认为，这项技术最具潜力的发展方向之一是与人工智能结合。
由于设备能够长期收集大量连续生理数据，未来机器学习系统有望识别疾病恶化或健康异常的早期信号。
论文通讯作者之一、UNSW讲师Chi Cong Nguyen表示，研究人员未来希望利用机器学习模型识别异常生理信号，并自动向患者及其医生发出提醒。
Chi Cong Nguyen指出，团队的目标是建立一套能够在严重症状出现之前主动发现风险变化的智能监测系统。
除了心肺监测之外，研究团队还展示了设备在其他领域的潜在应用。
研究人员发现，贴片能够捕捉喉部声带振动信号。
在概念验证实验中，团队利用机器学习算法识别受试者发出的词语，并通过无线方式控制机械臂完成相应动作。
研究人员认为，这项能力未来或可帮助存在语言障碍或肢体障碍的人群实现新的交互方式。
目前，该技术仍处于研发和测试阶段。
研究团队计划今年启动约200名患者参与的临床研究，其中包括心脏瓣膜疾病患者以及植入心脏辅助装置的患者。
未来数年内，研究规模有望扩大至约1000名患者，以进一步完善AI辅助诊断能力。
Hoang-Phuong Phan预计，作为医疗级设备获得监管批准并进入临床应用仍需约四至五年时间。不过，面向普通消费者的健康管理版本有望更早进入市场。
随着可穿戴设备、传感器和人工智能技术不断融合，医疗监测正逐步从医院走向家庭。而像AusculPatch这样的微型设备，或许正在为下一代家庭健康管理模式打开新的想象空间。
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